Конвергенция телекоммуникационных технологий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

Глава 1. Теоретическая часть

1.1 Конвергенция телекоммуникационных технологий

1.2 Функциональная структура NGN

1.2.1 Классификация оборудования для NGN

1.2.2 Контроллер управления шлюзами (MGC)

1.2.3 Гибкий коммутатор (Softswitch)

1.2.4 Сервер приложений (AS)

1.2.5 Медиа сервер (MS)

1.2.6 Сервер сообщений (MeS)

1.2.7 Шлюзы (Gateways)

1.2.8 Система мониторинга и конфигурирования (MS)

Глава 2. Расчет оборудования распределенного транзитного коммутатора

2.1 Расчет оборудования шлюзов

2.2 Расчет оборудования гибкого коммутатора

2.3 Расчет оборудования сети IMS

2.4 Расчет необходимого транспортного ресурса, необходимого для обеспечения сигнального обмена с функцией S-CSCF

Заключение

Список используемых источников



Введение

Глобальное информационное общество, к которому движется человечество, создается под влиянием совместного действия различных процессов - политических, правовых, экономических и технологических. Эволюция телекоммуникационных, компьютерных и информационных технологий, формирование новых принципов регулирования и возникновение новых экономических условий, определяемых процессами глобализации, ведут к глубоким изменениям в процессах создания, доставки и обработки информации. Существовавшие по отдельности в течение многих лет телекоммуникационные и информационные технологии начинают постепенно объединяться в единый мир инфокоммуникаций, в основе формирования которого лежат процессы конвергенции сетей телекоммуникаций, вычислительной техники и различных информационных средств. Развитие сетей, базирующихся на технологии IP, взрывной рост сетей мобильной связи, широкое распространение мультимедийных компьютерных технологий, с одной стороны, и желание пользователей получить доступ к большому набору услуг, не зависящих от типа сети, становятся основными движущими силами, определяющими прогресс инфокоммуникаций.

Представленная тема является актуальной, так как решением вышеизложенной проблемы, возникающей у пользователей, желающих иметь весь комплекс необходимых услуг, могла бы стать сеть, объединяющая все услуги, сеть нового поколения - Next Generation Network. Она бы преодолела архитектурные ограничения, свойственные традиционным фиксированным телефонным сетям за счёт реорганизации сетевой архитектуры, выделения нового уровня управления услугами, слияния телефонии и информационных технологий, и использования открытых протоколов.

Целью написания курсовой работы является - формирование умений обобщать и анализировать информацию полученную в ходе изучения материала в рамках освоения ПМ 02 «Инсталляция и опытная проверка оборудования систем телекоммуникаций и информационных технологий на объектах диспетчерского управления», а также применения практических навыков на конкретных примерах и предполагает решение следующих задач:

систематизировать, закрепить и расширить полученные обучающимися знания по инсталляции оборудования систем телекоммуникаций;

развить навыки самостоятельной работы;

освоить методику научного исследования при решении вопросов, раскрываемых в курсовой работе;

более детально овладеть расчетом параметров сетей связи и анализа трафика, овладение которыми будет полезно обучающимся, выполняющим задачи проектирования телекоммуникационных сетей.



Глава 1. Теоретическая часть

1.1 Конвергенция телекоммуникационных технологий

Конвергенция телекоммуникационных сетей.

В последнее время слово «конвергенция» стало очень часто мелькать в статьях и докладах, прямо или косвенно относящихся к вопросам дальнейшего развития телекоммуникационных сетей. Но не все, кто пишет о конвергенции, удосужились заглянуть в толковый словарь, чтобы уяснить смысл этого термина.

Конвергенция телекоммуникационных сетей (Convergence of telecommunication networks) - процесс перспективного развития телекоммуникаций в рамках проекта сетей последующих поколений (сеть Next Generation Network - NGN), заключающийся в обеспечении реализации общих архитектурных принципов телекоммуникационных сетей, поддержки единых совместимых протоколов аппаратно-программных средств телекоммуникаций, реализации единых подходов к использованию телекоммуникационных технологий и предоставлению телекоммуникационных услуг. Необходимость конвергенции в мире связи индустрии и воздействуют на среду, передачу данных и отрасли телекоммуникации. Конвергенция позволяет реализовать множество новых телекоммуникационных услуг типа «человек-человек», «человек-контент» и «контент-человек».

Происхождение интересующего нас термина восходит к латинскому слову «convergo" - приближаюсь, схожусь. Если немного перефразировать общее определение, то конвергенцию можно трактовать как возникновение сходства в строении и функциях у систем, изначально далеких по происхождению и назначению.

Для определения, более близкого к профессиональному языку связистов, целесообразно изменить некоторые слова. В результате, можно предложить такую трактовку словосочетания «Конвергенция телекоммуникационных сетей» - возникновение сходства в структуре сетей связи, в используемых ими аппаратно-программных средствах и в совокупности услуг, предоставляемых абонентам.

В этом определении выделены три аспекта: структура сети, технические средства их построения и предоставляемые абонентам услуги.

Целесообразно привести три примера, иллюстрирующих эти аспекты конвергенции. Это поможет нам разобраться в другом вопросе - различия между конвергенцией и интеграцией. Часто эти два термина рассматриваются как синонимы, что не совсем правильно.

Первый пример конвергенции

Весьма показателен процесс конвергенции, который можно наблюдать на примере структуры транспортных (первичных) сетей.

Так, структура городских транспортных сетей чаще всего соответствовала полносвязному графу, то есть все между всеми узлами, которые должны быть соединены, организовывался свой пучок соединительных линий. В междугородных и сельских транспортных сетях практическое применение нашли структуры типа «дерево» и «звезда».

В наши дни все перечисленные выше транспортные сети строятся, в основном, на базе кольцевых топологий. Конечно, все эти сети значительно различаются по величине обслуживаемой территории (в этом смысле никакой конвергенции между ними быть не может), но принципы их построения заметно сближаются.

Рассматривая структурные характеристики телекоммуникационных сетей, можно найти и другие, вероятно - более удачные, примеры конвергенции. В частности, на всех уровнях иерархии коммутируемых (вторичных) сетей прослеживается общая тенденция - максимальное использование принципа связи коммутационных станций, который на нашем профессиональном сленге называется «каждая с каждой».

Второй пример конвергенции

Обратимся к истории автоматизации телефонной связи, которая началась с установки АТС в городских телефонных сетях. Между собой АТС связывались многопарными кабелями. В это же время сеть междугородной связи строилась за счет установки ручных коммутаторов, которые соединялись между собой воздушными линиями связи, уплотняемыми малоканальными аналоговыми системами передачи. Конечно, можно, при желании, найти сходство между АТС и ручным коммутатором, а также между многопарным кабелем и проводами, подвешенными на опорах линий связи. Если быть объективными, различий все еже больше.

Что же произошло в последние годы? Цифровая коммутационная техника и программное обеспечение позволяют максимально унифицировать все виды станций, используемых в телефонной сети. Практически все ведущие производители коммутационного оборудования уже разработали комплекс аппаратно-программных средств, позволяющий выпускать международные, междугородные, городские и сельские станции.

Аналогичную картину можно проследить на примере эволюции систем передачи. В настоящее время одни и те же цифровые системы передачи синхронной иерархии успешно работают как в международной сети, так и в сетях абонентского доступа. Кабель с оптическими волокнами также стал той средой передачи сигналов, которая применяется на всех уровнях иерархии транспортных сетей. Можно, при желании, привести и другие примеры конвергенции, касающиеся технических средств, используемых в телекоммуникационных сетях. В частности, хорошими объектами для таких изысканий могут служить персональный компьютер и глобальная информационная система Internet.

Третий пример конвергенции

Рассмотрим две сети. Первая из них - телефонная сеть общего пользования (ТФОП), то есть сугубо стационарная система.

Вторая - сотовая сеть стандарта GSM, позволяющая обслуживать абонентов, которые перемещаются в достаточно широких географических пределах. Сотовые сети поддерживают функции, которые иногда называют «мобильность терминала» -terminal mobility.

Допустим, что уровень развития ТФОП таков, что она предоставляет услуги, свойственные цифровой сети интегрального обслуживания (ЦСИО). Сравнение функциональных возможностей ТФОП и сотовой сети приведено в таблице 1.

Таблица 1. Сравнение функциональных возможностей ТФОП и сотовой сети.

Функциональные возможности	ТФОП	Сотовая сеть
Передача речи	Да	Да(*)
Передача данных со скоростью до 9,6 кбит/с	Да	Да (**)
Передача данных с более высокой скоростью	Да	Нет
Дополнительные виды обслуживания	Да(***)	Да(***)
Поддержка услуг ЦСИО	Да	Нет
Мобильность терминала	Нет	Да

(*) - качество передачи речи соответствует тем нормам, которые приняты для стандарта GSM с учетом кодирования на скорости ниже 64 кбит/с, которая принята в цифровой телефонии;

(**) - величина 9,6 кбит/с была характерна для сетей стандарта GSM в период подготовки рукописи этой статьи;

(***) - для каждой сети характерен свой набор дополнительных видов обслуживания.

Теперь заглянем в будущее. Будем считать, что сотовая сеть полностью соответствует требованиям к системам подвижной связи третьего поколения. Уровень развития ТФОП стал таким, что доступны услуги широкополосной ЦСИО, а также реализованы функциональные возможности «персональной мобильности» - personal mobility. Сравнение функциональных возможностей ТФОП и сотовой сети для более высокого уровня их развития приведено в таблице 2.



Таблица 2 Сравнение функциональных возможностей ТФОП и сотовой сети.

Функциональные возможности	ТФОП	Сотовая сеть
Поддержка услуг ЦСИО	Да	Да
Мобильность терминала	Нет	Да
Персональная мобильность	Да(*)	Да(*)
Широкополосные услуги	Да	Да (**)

(*) - соответствующие услуги в полном объеме обеспечиваются только при взаимодействии обоих видов сетей;

(**) - некоторые виды услуг предоставляются не в полном объеме, что объясняется различием в максимально возможной полосе пропускания канала, используемого на участке абонентского доступа.

Эволюция выбранных в качестве примера сетей ведет к тому, что их абонентам доступны почти идентичные услуги.

1.2 Функциональная структура NGN

1.2.1 Классификация оборудования для NGN

Схема классификации оборудования для NGN представлена на рисунке1.

Каждый из перечисленных видов технических средств NGN должен реализовывать в своем составе как обязательную долю функциональности, без которой не возможно выполнение основных функций системы, так и ряд дополнительных функций, предоставляющих пользователям различные специальные возможности. Реализуемая с помощью технических средств NGN функциональность может включать функции различных уровней (уровня доступа, уровня транспорта и уровня услуг).

Рассмотрим более подробно назначение и функциональность основных технических средств NGN, применяемых на сетях общего пользования:

система управления соединениями ( Call Session Control System )

* контроллер управления шлюзами ( MGC )

* гибкий коммутатор (SoftSwithc)

* Proxy Server SIP (PS)

Рисунок 1. Схема классификации оборудования для NGN

* система передачи голосовой сигнализационной нагрузки

* медиа шлюз (GW)

* шлюз сигнализации (SG)

* транспортное оборудование связи, использующееся для передачи речевых, сигнализационных сигналов системы мониторинга конфигурирования в подсистеме транспорта (TNE)

* сервера услуг

* сервер приложений (AS)

* медиа сервер (MS)

* сервер сообщений (MeS)

* оборудование создания приложений (ACE)

* оборудование мультимедийной подсистемы NGN ( IMS )

* система управления e взаиморасчетов

* системы мониторинга e конфигурации (MS)

* системы биллинга (BS)

* устройства доступа

* универсальное устройство доступа, использующееся для подключения терминалов NGN (NGN-AD)

* абонентские терминалы ( существующее аналоговое терминальное оборудование (legacy terminal), IAD , оборудование NGN и т.д.) (TE).

1.2.2 Контроллер управления шлюзами (MGC)

Основной задачей MGC является управление одним или большим количеством медиа шлюзов (Trunk Media Gateway).

MGC осуществляет управление вызовами между абонентами сети. MGC имеет прямой интерфейс для взаимодействия с серверами приложений и способен управлять предоставляемыми AS услугами.

Каждый MGC должен предоставлять базовую часть функциональности при управлении сеансами связи, включающих в том числе: передачу таблиц маршрутизации, преобразование систем нумерации между различными номерными планами, осуществление управления MG посредством протоколов сигнализации (MGCP, H.248/Megaco, H.323, SIP) и т.д.

MGC является основным элементом Softswitch (Оборудования гибкой коммутации) и применяется в сетях NGN в качестве главного коммутационного устройства, управляющего различными сеансами связи. Применение в решениях Softswitch различных элементов, входящих в состав NGN, позволяет использовать Softswitch в качестве разнообразных типов оборудования, от распределенных УАТС, до центрального элемента мультисервисных сетей связи.

1.2.3 Гибкий коммутатор (Softswitch)

Реализует функции по логике обработки вызова, доступу к серверам приложений, доступу к ИС, сбору статистической информации, тарификации, сигнальному взаимодействию с сетью ТфОП и внутри пакетной сети, управлению установлением соединения и др. Гибкий коммутатор является основным устройством, реализующим функции уровня управления коммутацией и передачей информации.

В оборудовании гибкого коммутатора должны быть реализованы следующие основные функции:

функция управления базовым вызовом, обеспечивающая прием и обработку сигнальной информации и реализацию действий по установлению соединения в пакетной сети;

функция аутентификации и авторизации абонентов, подключаемых в пакетную сеть как непосредственно, так и с использованием оборудования доступа ТфОП;

функция маршрутизации вызовов в пакетной сети;

функция тарификации, сбора статистической информации;

функция управления оборудованием транспортных шлюзов;

функция предоставления ДВО. Реализуется в оборудовании гибкого коммутатора или совместно с сервером приложений;

функция ОАМ&Р: эксплуатация, управление (администрирование), техническое обслуживание и предоставление той информации, которая не нужна непосредственно для управления вызовом и может передаваться к системе управления элементами через логически отдельный интерфейс;

функция менеджмента: обеспечивает взаимодействие с системой менеджмента сети.

дополнительно в оборудовании гибкого коммутатора могут быть реализованы следующие функции:

функция SP/STP сети ОКС7;

функция предоставления расширенного списка ДВО. Реализуется самостоятельно или с использованием серверов приложений;

функция взаимодействия с серверами приложений;

функция SSP;

другие.

Основные характеристики гибкого коммутатора:

1. Производительность. Гибкий коммутатор обслуживает вызовы от различных источников нагрузки, каковыми являются:

* вызовы от терминалов, предназначенных для работы в сетях NGN (терминалы SIP и Н.323, а также 1Р-УПАТС);

* вызовы от терминалов, не предназначенных для работы в сетях NGN (аналоговые и ISDN терминалы) и подключаемых через оборудование резидентных шлюзов доступа;

* вызовы от оборудования сети доступа, не предназначенного для работы в сетях NGN (концентраторы с интерфейсом V5) и подключаемого через оборудование шлюзов доступа;

* вызовы от оборудования, использующего первичный доступ (УПАТС) и подключаемого через оборудование шлюзов доступа;

* вызовы от сети ТфОП. обслуживаемые с использованием сигнализации ОКС7 с включением сигнальных каналов ОКС7 либонепосредственно в гибкий коммутатор, либо через оборудование сигнальных шлюзов;

* вызовы от других гибких коммутаторов, обслуживаемые с использованием сигнализации SIP-T.

Производительность оборудования гибкого коммутатора различна при обслуживании вызовов от различных источников, что объясняется как различным объемом и характером поступления сигнальной информации от разных источников, так и заложенными алгоритмами обработки сигнальной информации.

2. Надежность. Требования по надежности к оборудованию гибкого коммутатора характеризуются средней наработкой на отказ, средним временем восстановления, коэффициентом готовности, сроком службы.

3. Поддерживаемые протоколы. Оборудование гибкого коммутатора может поддерживать следующие виды протоколов.

* При взаимодействии с существующими фрагментами сети ТфОП:

а) непосредственное взаимодействие: ОКС7 в части протоколов МТР, ISUP и SCCP;

б) взаимодействие через сигнальные шлюзы: M2UA,M3UA,

М2РА для передачи сигнализации ОКС7 через пакетную сеть,

V5UA для передачи сигнальной информации V5 через пакетную сеть, IUA для передачи сигнальной информации первичного доступа ISDN через пакетную сеть;

в)MEGACO (H.248) для передачи информации, поступающей по системам сигнализации по выделенным сигнальным каналам (2ВСК).

* При взаимодействии с терминальным оборудованием:

а)непосредственное взаимодействие с терминальным оборудованием пакетных сетей: SIP и Н.323;

б) взаимодействие с оборудованием шлюзов, обеспечивающим подключение терминального оборудования ТфОП:

MEGACO (H.248) для передачи сигнализации по аналоговым абонентским линиям; IUА для передачи сигнальной информации базового доступа ISDN.

* При взаимодействии с оборудованием интеллектуальных платформ (SCP): INAP.

* При взаимодействии с серверами приложений: в настоящее время взаимодействие с серверами приложений, как правило, базируется на внутрифирменных протоколах, в основе которых лежат технологии JAVA, XML, SIP и др.

* При взаимодействии с оборудованием транспортных шлюзов:

а) для шлюзов, поддерживающих транспорт IP или IP/ATM:

H.248, MGCP, IPDC и др.;

б) для шлюзов, поддерживающих транспорт ATM: BICC.

4. Поддерживаемые интерфейсы. Оборудование гибкого коммутатора поддерживает следующие виды интерфейсов:

a) интерфейс Е1 (2048 кбит/с) для подключения сигнальных каналов ОКС7. включаемых непосредственно в гибкий коммутатор;

б) интерфейсы семейства Ethernet для подключения к IP сети. Через Ethernet-интерфейсы передается сигнальная информация в направлении пакетной сети.

1.2.4 Сервер приложений (AS)

AS представляет собой программный сервер, предоставляющий пользователям новые услуги.

AS предоставляет возможность получения ряда новых услуг, например электронная коммерция (e-commerce) и электронная торговля (e-market).

В сетях NGN, AS имеет важнейшее значение. AS может выполнять функции большинства элементов сети NGN в области «ОБЛАСТЬ УПРАВЛЕНИЯ СЕАНСАМИ СВЯЗИ И УСЛУГАМИ», а именно: MGC, Медиа сервер, Сервер сообщений и т.д. Использование AS позволит более гибко управлять сетевыми возможностями и создавать новые и перспективные сетевые сценарии.

1.2.5 Медиа сервер (MS)

MS предоставляет услуги по взаимодействию пользователя, посредством голосовых и DTMF команд, с приложениями и другими дополнительными услугами связи.

MS по своей архитектуре делится на:

* Блок управления медиа ресурсами, обеспечивающий: DTMF распознавание, синтез речи, распознавание речи и т.д.

* Блок управления услугами, обеспечивающий: выдачу в линию сообщений, запись сообщений, передачу факсимильных услуг, организацию конференций и т.д.)

Реализация MS возможна на различных программно-аппаратных платформах с использованием языков VoiceXML и других.

1.2.6 Сервер сообщений (MeS)

MeS отвечает за сохранение и передачу сообщений пользователям. Также, MeS позволяет обеспечить пользователей дополнительными услугами связи. MeS, также, как и MS может быть выполнен на различных программно-аппаратных платформах с использованием разнообразных языков программирования.

Оборудование создания приложений в области связи (ACE)

ACE предоставляет возможность разработки и создания законченных приложений и услуг, импортируемых в AS. При создании приложений необходимо обеспечить: анализ требований, создание приложений, тестирование, развитие приложений.

ACE может быть реализована на различных программно-аппаратных платформах с использованием разнообразных языков программирования.

1.2.7 Шлюзы (Gateways)

Шлюзы (Gateways) -- устройства доступа к сети и сопряжения с существующими сетями. Оборудование шлюзов реализует функции по преобразованию сигнальной информации сетей с коммутацией пакетов в сигнальную информацию пакетных сетей, а также функции по преобразованию информации транспортных канатов в пакеты IP/ячейки ATM и маршрутизации пакетов IP/ячеек ATM. Шлюзы функционируют на транспортном уровне сети.

Для реализации возможности подключения к мультисервисной сети различных видов оборудования ТфОП используются различные программные и аппаратные конфигурации шлюзового оборудования:

транспортный шлюз [Media Gateway (MG)] -- реализация функций преобразования речевой информации в пакеты IP/ячейки

ATM и маршрутизации пакетов IP/ячеек ATM;

сигнальные шлюзы [Signalling Gateway (SG)] -- реализация функции преобразования систем межстанционной сигнализации сети
ОКС7 (квазисвязный режим) в системы сигнализации пакетной
сети [SIGTRAN (MxUA)];

транкинговый шлюз [Trunking Gateway (TGW)] -- совместная реализация функций MG и SG;

шлюз доступа [Access Gateway (AGW)] -- реализация функции MG и SG для оборудования доступа, подключаемого через интерфейс V5;

резидентный шлюз доступа [Residential Access Gateway (RAGW)] -- реализация функции подключения пользователей, использующих терминальное оборудование ТфОП/ЦСИС к мультисервисной сети.

Оборудование транспортного шлюза должно выполнять функции устройства, производящего обработку информационных потоков среды передачи.

Оборудование сигнального шлюза должно выполнять функции посредника при сигнализации между пакетной сетью и сетью с коммутацией каналов.

Основными характеристиками шлюзов являются следующие:

-Емкость, определяемая как в направлении ТфОП, так и в направлении к пакетной сети.

В направлении к ТфОП емкость определяется количеством подключаемых потоков Е1 в направлении сети ТфОП для транспортных шлюзов, а также количеством аналоговых абонентских линий и количеством и (S/Т)-интерфейсов для подключения абонентов базового доступа ISDN для резидентных шлюзов доступа.

В направлении к пакетной сети емкость определяется количеством и типом интерфейсов.

Протоколы. Оборудование шлюзов может поддерживать следующие протоколы.

Для транспортных шлюзов:

в направлении к гибкому коммутатору: Н.248, MGCP, IPDC для управления вызовами при использовании транспортной технологии IP; BICC для управления вызовами при использовании транспортной технологии ATM; контроллер транзитный коммутатор сигнальный

в направлении к другим шлюзам или терминальному оборудованию пакетной сети: RTP/RTCP при использовании транспортной технологии IP; PNNI или UNI при использовании транспортной технологии ATM.

Для сигнальных шлюзов:

в направлении к сети ТфОП: в зависимости от реализации возможна поддержка уровня МТР2 или МТРЗ системы сигнализации ОКС7.

в направлении к гибкому коммутатору: в зависимости от используемых механизмов обработки ОКС7 могут поддерживаться M2UA или M3UA.

Для шлюзов доступа:

в направлении к гибкому коммутатору: для передачи сигнальной информации, связанной с обслуживанием вызова: V5UA при подключении оборудования сети доступа; MEGACO (Н.248) при подключении абонентов, использующих сигнализацию по аналоговой абонентской линии; IUA при подключении абонентов, использующих базовый доступа ISDN.

Для передачи сигнальной информации управления шлюзами: Н.248. MGCP, IPDC;

в направлении к другим шлюзам и терминальному оборудо¬ванию пакетной сети: RTP/RTCP;

в направлении к ТфОП: сигнализацию по аналоговым або¬нентским линиям, сигнализацию базового доступа ISDN в части протоков уровня 2 (LAP-D), сигнализацию по интерфейсу V5 в части протоколов уровня 2 (LAP-V5).

Поддерживаемые интерфейсы. Как правило, оборудование шлюзов поддерживает следующие интерфейсы:

транспортные шлюзы: в направлении к ТфОП поддерживаются интерфейсы PDH (E1) и/или SDH (STM1/4). В направлении пакетной сети на основе IP технологий: интерфейсы семейства Ethernet от l0 Base до Gigabit Ethernet (l000 Base), причем используемая среда передачи специфицируется отдельно. В направлении пакетной сети на основе ATM технологий: от IMA до NNI 4.0:

сигнальные шлюзы в направлении ТфОП в основном поддерживают интерфейс PDH (E1), а в направлении пакетной сети -- интерфейс l0 Base Ethernet;

шлюзы доступа в направлении ТфОП поддерживают интерфейс по аналоговым абонентским линиям и интерфейсы базового доступа ISDN (U-, S-. S/T) для резидентных шлюзов и интерфейс PDH (E1) для шлюзов доступа, осуществляющих подключения оборудования интерфейса V5. В направлении пакетной сети на основе IP техно¬логий: интерфейсы 10-l00 Base Ethernet. В направлении пакетной сети на основе ATM технологий: интерфейсы IMA или UNI.

1.2.8 Система мониторинга и конфигурирования (MS)

Система мониторинга и конфигурирования должна обеспечивать контроль и управление всеми техническими средствами NGN. Подобные системы должны строиться с использованием распределенной, объектно-ориентированной структуры и должны быть мультипротокольными. Интерфейсы систем управления должны быть открытыми. Основным отличительными чертами подобных интерфейсов должны являться: стандартизированные протоколы (IIOP, CMIP, SNMP, FTP, FTAM и др..), использование формальных языков для описания стандартизированных интерфейсов (CORBA IDL, JAVA, GDMO, ASN.1 и др.), стабильность, которая позволяет вносить только те изменения, которые будут обратно совместимы.



Глава 2. Расчет оборудования распределенного транзитного коммутатора

2.1 Расчет оборудования шлюзов

На основании исходных данных для проектирования необходимо определить число шлюзов и транспортный ресурс подключения транкинговых шлюзов к пакетной сети, а также емкостных показателей подключения.

Для расчета сети вводятся следующие обозначения:

Nl_E- число потоков Е1 от АТС ССОП, подключенных к транспортному шлюзу l,

Vi_ INT - полезный транспортный ресурс интерфейса типа I,

NE1- число интерфейсов E1, подключаемых к одному шлюзу.

yЕ1 - удельная нагрузка одного канала 64 кбит/с в составе Е1,

Yl_ GW- общая нагрузка, поступающая на транспортный шлюз от АТС ССОП.

VINT - полезный транспортный ресурс одного интерфейса,

I - число типов интерфейсов,

Ni_ INT - количество интерфейсов типа I,

NINT - количество интерфейсов,

I - число типов интерфейсов,

Ni_ INT - количество интерфейсов типа I,

Значение удельной нагрузки yЕ1 при расчетах примем равным 0,8 эрл.

Такая нагрузка считается допустимой для соединительных линий.

Рассчитаем общую нагрузку, поступающую на транспортный шлюз от АТС ССОП.



Рисунок 2. Транспортный шлюз в сети NGN

Таблица 3. Значение параметров задержки

Сетевые характеристики	Классы QOS
	1	2	3	4	5
Задержка доставки пакета IP, IPDT	100мс	400мс	100мс	400мс	H
Вариация задержки пакета IP, IPDV	50мс	50мс	H	H	H
Коэффициент потери пакетов IP, IPLR	0,001	0,001	0,001	0,001	H
Коэффициент ошибок пакетов IP, IPER	0,0001	0,0001	0,0001	0,0001	H

Для передачи сигнального трафика создается отдельный логический канал, параметры которого необходимо определить. Помимо пользовательской информации, на транспортный шлюз поступают сообщения протокола MEGACO, для которых также должен быть выделен транспортный ресурс, и его можно вычислить по формуле:

.

.

где PMEGACO- интенсивность поступления сообщений протокола MEGACO на шлюз в ЧНН; значение kSIG берем равным 5.

Таким образом, общий транспортный ресурс MGW (бит/с)

,

Количество и тип интерфейсов подключения транспортного шлюза к пакетной сети определяется транспортными ресурсами шлюза и топологией пакетной сети. Транспортный ресурс шлюза и количество интерфейсов связаны соотношением:

,

При использовании интерфейсов разных типов соотношение приобретает следующий вид:

,

Параметры интерфейса подключения к пакетной сети определяются, исходя из интенсивности обмена сигнальными сообщениями в процессе обслуживания вызовов. Количество интерфейсов можно определить по формуле:

,

где VINT - полезный транспортный ресурс одного интерфейса.

При физической реализации сигнального шлюза (ОКС7) совместно с транспортным, необходимо рассчитать транспортный ресурс сигнального шлюза, который потребуется для передачи сообщений протокола MxUA (M2UA или M3UA).



Таблица 4. Исходные данные для проектирования

Величина	Значение	Величина	Значение
NPSTN	12000 абонентов	Nl_E1	8
NISDN	800 абонентов	Ye1	0,8 Эрл
NSH	100 абонентов	Ksig	5
I	4 LAN	Pmegago	6000 выз/чнн
Ni_lan М	30 абонентов	Pch	2000 выз/чнн
	7 УПАТС	Lmxua	175 байт
Nk_pbx	200 абонентов	Nmxua	10 сообщений
J	2 сети доступа
N j_V5	30 абонентов
LMEGACO	145 байт
NMEGACO	130 сообщений
Lv5ua	150 байт
Nv5ua	10 сообщений
Liua	145 байт
Niua	10 сообщений
Lsh	140 байт
N' sh	10 сообщений
Lmgcp	155 байт
Nmgcp	10 сообщений

Продолжение таблицы 4. Исходные данные для проектирования

Общая нагрузка, поступающая на транспортный шлюз от АТС ССОП:

(7)

Транспортный ресурс, необходимый для передачи сообщений протокола MEGACO:

Vmegaco = (5 * 145 * 10 * 6000)/ 450 = 96666, 667 (бит/с). (8)

Таким образом, общий транспортный ресурс MGW может равен:



VGW = 65915, 6181 + 96666, 667 = 162 582, 2851 (бит/с) (9)

2.2 Расчет оборудования гибкого коммутатора

Интенсивность потока, поступающих вызовов определяется интенсивностью потока вызовов, приходящейся на один магистральный канал 64 кбит/с линии Е1, а также числом Е1, используемых для подключения станции к транспортному шлюзу.

Для расчета проектируемой сети вводятся следующие обозначения:

PCH- интенсивность потока вызовов, обслуживаемых одним магистральным каналом 64 кбит/с,

PGW- интенсивность потока вызовов, обслуживаемых транспортным шлюзом,

L - число транспортных шлюзов, обслуживаемых гибким коммутатором.

Интенсивность потока вызовов (выз/чнн), поступающих на транспортный шлюз, определяется формулой:

,

Следовательно, интенсивность потока вызовов (выз/чнн), поступающих на гибкий коммутатор, можно вычислить как:

,

Параметры интерфейса подключения к пакетной сети определяются, исходя из интенсивности обмена сигнальными сообщениями в процессе обслуживания вызовов. При использовании гибкого коммутатора для организации распределенного транзитного коммутатора сообщения сигнализации ОКС7 поступают на Softswitch в формате сообщений протокола M2UA или M3UA, в зависимости от реализации.

Для расчета сети вводятся следующие обозначения:

LMXUA- средняя длина сообщения (в байтах) протокола MxUA,

NMXUA- среднее количество сообщений протокола MxUA при обслуживании вызова,

LMEGACO - средняя длина сообщения (в байтах) протокола MEGACO, используемого для управления транспортным шлюзом,

NMEGACO- среднее количество сообщений протокола MEGACO при обслуживании вызова,

PSIG- интенсивность потока вызовов, обслуживаемых сигнальным шлюзом.

Тогда транспортный ресурс Softswitch (бит/с), необходимый для обмена сообщениями протокола MxUA:

,

где k - коэффициент использования ресурса.

Аналогично, транспортный ресурс гибкого коммутатора (бит/с), необходимый для обмена сообщениями протокола MEGACO:

,

Суммарный минимальный полезный транспортный ресурс Softswitch (бит/с), требуемый для обслуживания вызовов в структуре транзитного коммутатора:

,

Определение транспортного ресурса сигнального шлюза производится по аналогии с расчетом транспортного ресурса гибкого коммутатора. Необходимая полоса пропускания SGW определяется интенсивностью потока поступающих вызовов и объемом информации, требуемой для обслуживания каждого вызова.

Учитывая среднюю длину и количество сообщений протокола MxUA, необходимых для обслуживания одного вызова, можно вычислить транспортный ресурс (бит/с) сигнальных шлюзов для подключения к пакетной сети:

,

Интенсивность потока вызовов, поступающих на первый транспортный шлюз, определяется:

(13)

Следовательно, интенсивность потока вызовов, поступающих на гибкий коммутатор:

(14)

Транспортный ресурс Softswitch, необходимый для передачи сообщений протокола MxUA, составляет:

(15)

Аналогично, транспортный ресурс гибкого коммутатора, необходимый для обмена сообщениями протокола MEGACO:



(16)

Суммарный минимальный полезный транспортный ресурс Softswitch, требуемый для обслуживания вызовов в структуре транзитного коммутатора:

(17)

Транспортный ресурс сигнальных шлюзов для подключения к пакетной сети:

(18)

2.3 Расчет оборудования сети IMS

На рисунке 3 представлена упрощенная схема архитектуры IMS.

Рисунок 3. Архитектура IMS

На ней изображены только основные функциональные элементы архитектуры, сертифицированной 3GPP. Вызовы, создаваемые в сети ССОП, попадают через оборудование шлюзов в сеть IMS, а именно к Softswitch, выполняющему роль MGCF.

От Softswitch информация поступает на I-CSCF, P-CSCF и S-CSCF, где начинается процесс обслуживания вызова. В зависимости от типа передаваемой информации и требуемой услуги для обслуживания вызова может быть задействован MRF и/или сервер (а) приложений (AS).

Таблица 5. Исходные данные для расчета необходимого транспортного ресурса, необходимого для обеспечения сигнального обмена

Параметр	Значение
Nsip1	5 сообщений
Nsip2	15 сообщений
Nsip3	10 сообщений
Nsip4	15 сообщений
Lsip	145 байт
X%	50%
Y%	10%
Nsip5	10 сообщений

2.4 Расчет необходимого транспортного ресурса, необходимого для обеспечения сигнального обмена с функцией S-CSCF

Попадая в сеть IMS, вызовы обслуживаются одной из S-CSCF. Этот сетевой элемент представляет собой SIP-сервер, управляющий сеансом связи. Для выполнения своих функций он получает от других сетевых элементов всю информацию об устанавливаемом соединении и требуемой услуге. На основании исходных данных необходимо определить транспортный ресурс функции S-CSCF, необходимый для обслуживания вызовов, учитывая только обмен сообщениями SIP.

Вызовы из сети ССОП через оборудование шлюзов поступают на Softswitch, который в архитектуре IMS выполняет функции MGCF. Softswitch по протоколу SIP обращается к I-CSCF, которая в свою очередь, в ходе установления соединения обменивается сообщениями SIP с S-CSCF. Через I-CSCF Softswitch передает S-CSCF адресную информацию, информацию о местонахождении вызываемого пользователя, а также информацию об услуге, запрашиваемой вызываемым абонентом. Получив эту информацию и обработав ее, S-CSCF начинает процесс обслуживания вызова. В зависимости от требуемой услуги, S-CSCF может обратиться к медиа-серверу (MRF) или к серверам приложений (AS). Таким образом, S-CSCF ведет сигнальный обмен с MGCF, I-CSCF, MRF, AS.

Для расчета сети вводятся следующие обозначения:

Среднее число SIP сообщений при обслуживании одного вызова между:

a) SS и S-CSCF - Nsip1 ,

b) MRF и S-CSCF - Nsip2,

c) AS и S-CSCF - Nsip3,

d) I-CSCF и S-CSCF - Nsip4,

Средняя длина сообщения SIP в байтах - Lsip ;

X% - процент вызовов, при обслуживании которых требуется обращение к серверу MRF;

Y%. Процент вызовов, при обслуживании которых требуется обращение к серверам приложений AS;

Vss-s-cssf - транспортный ресурс между MGCF и S-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов;

Vas-s-cssf- транспортный ресурс между серверами приложений (AS) и S-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов;

Vmrf-s-csc f - транспортный ресурс между MRF и S-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов;

Vi-csc f-s-csc f- транспортный ресурс между I-CSCF и S-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов;

Vs-csc f- общий транспортный ресурс S-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов.

Тогда общий требуемый транспортный ресурс будет равен суммарному транспортному ресурсу взаимодействия функции S-CSCF с другими элементами IMS архитектуры:

,

,

,

Величина Psx рассчитывается при расчете оборудования гибкого коммутатора. Значение ksig задается при расчете шлюза доступа. Значение параметра Lsip совпадает со значением параметра Lsh, который задается в исходных данных.

Транспортный ресурс, необходимый для организации взаимодействия между S-CSCF и Softswitch:

/450 = 193 333 333, 3 (бит/с)

Транспортный ресурс, необходимый для организации взаимодействия между S-CSCF и серверами приложений (AS):

,

Транспортный ресурс, необходимый для организации взаимодействия между S-CSCF и MRF:



,

Транспортный ресурс, необходимый для организации взаимодействия между S-CSCF и I-CSCF:

,

Тогда общий транспортный ресурс:

(бит/с),

2.5 Расчёт необходимого транспортного ресурса, необходимого для обеспечения сигнального обмена с функцией I-CSCF

Так же, как и S-CSCF, функциональный элемент I-CSCF участвует в соединениях, затрагивающих взаимодействие разнородных сетей. Помимо функций SIP-прокси, он взаимодействует с HSS и SLF, получает от них информацию о местонахождении пользователя и об обслуживающем его SCSCF.

Будем проводить расчет транспортного ресурса, необходимого для взаимодействия I-CSCF с другими элементами сети. I-CSCF взаимодействует с S-CSCF, с Softswitch (MGCF), а также с P-CSCF и HSS.

I-CSCF связан SIP-соединением только с Softswitch (MGCF) и S-CSCF. Поэтому необходимые данные для проектирования:

Число SIP-сообщений при обслуживании одного вызова между:

I-CSCF и S-CSCF - Nsip4,

SSW и I-CSCF - Nsip5.

Средняя длина сообщения SIP в байтах - Lsip.

Для расчета вводятся следующие обозначения:

Vi=cscf- общий транспортный ресурс I-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов,

Vss=i=cscf- транспортный ресурс между SoftSwitch и I-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов.

Тогда общий транспортный ресурс:

,

Значение рассчитано ранее по (44), а вычисляется по формуле:

,

Транспортный ресурс между Softswitch и I-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов:

(26),

Общий транспортный ресурс:

(27)



Заключение

Потребности человечества в общении еще в доисторические времена привели к появлению прототипа современных телекоммуникаций - сигнальных средств связи, каналами которых являлся звук и свет. Однако эти каналы не обеспечивали передачи даже минимальной информации на значительные расстояния. Именно поэтому даже в средние века основным средством доставки информации были специально выделенные люди-гонцы, глашатаи, а затем голубиная и семафорная связь.

Таким образом, если с доисторических времен до XVIII века человечество пользовалось только естественными средствами связи, использующими голос и зрение, то лишь только в течение XIX века - века научно-технической революции, элементом которой стало открытие электромагнитных волн - оно получило опыт передачи информации на значительные расстояния с помощью технических средств.

Опыт использования технических средств связи, изобретенных в начале XX веке показал не только преимущества систем, основанных на излучении электромагнитных волн, но и определил основные направления их совершенствования. Такими направлениями явились не только необходимость расширения диапазона волн, но и создания элементной базы.

Исследования в области распространения радиоволн привели к появлению новых способов организации не только связи, например, мобильный телефон, но и методов передачи информации. Результатом активной работы в течение одного века стали новые широкополосные проводные и беспроводные системы, обеспечивающие возможность передачи (приема) больших объемов информации на значительные расстояния. Появились наряду с проводными кабельными и радиосредствами новые: радиорелейные, тропосферные, спутниковые и оптико-волоконные средства связи. Совершенствование вычислительной техники привело не только к изобретению компьютерной техники, но появлению нового принципа организации связи - Интернет и мобильной беспроводной телефонной связи. Все это позволило к концу XX века начать проектирование широкополосных мультисервисных сетей, главной задачей которых является уже не передача (прием) информации, а обеспечение всеобщей доступности населения к мировым информационным ресурсам.

В течение XX века были созданы все предпосылки к повышению качества жизни населения планеты на основе широкого внедрения информационно-телекоммуникационных систем, позволивших сформировать единое международное информационное пространство.

Таким образом, к началу XXI века историческая мечта человечества о доступном и свободном общении не только теоретически, но и практически решена путем создания сети фиксированного и мобильного Интернет, являющейся аналогом ноополя Земли.



Список используемых источников

1. Гольдштейн А.Б., Гольдштейн Б.С. Softswitch. -СПб.: БХВ, 2007.

2. Гольдштейн Б.С, Соколов Н.А., Яновский Г.Г. Сети связи. -СПб.: БХВ, 2010.

3. Кох Р., Яновский Г.Г. Эволюция и конвергенция в электросвязи. -М.: Радио и связь, 2001.

4. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети: принципы, технологии, протоколы. 3-е издание. -СПб.: Питер, 2008.

5. Семенов Ю.А. Алгоритмы телекоммуникационных сетей. Монография в трех томах. -М.: Интернет-Университет Информационных Технологий.

6. Соколов Н.А. Беседы о телекоммуникациях. Монография в четырех главах. -М.: Альварес Паблишинг, 2004.

7. Юнг В. Перспективы развития инфокоммуникаций. Под редакцией проф. А.А. Гоголя и проф. Г.Г. Яновского. -СПб.: Петеркон, 2003.

Размещено на Allbest.ru

...